 |
羊毛毛纱的超柔软整理工艺探究
一、前言：
羊绒, 素有软黄金之称，是长在山羊外表皮层，掩在山羊粗毛根部的一层薄薄的细绒。羊绒产量极其有限，一只绒山羊每年产无毛绒（除去杂质后的净绒）50克-80克，平均每五只山羊的绒才够做一件羊绒衫。全世界羊绒产量仅为1 万吨左右，占动物纤维总量的0．2％。相比之下，羊毛的产量就大的多，可是与羊绒相比羊毛外部具有很明显的鳞片状结构，手感较羊绒粗糙的多。有见与此，本实验只在于通过染整加工的物理化学手段，改变羊毛纤维的物理化学性质，赋予羊毛纱线出众的手感，使其具有仿羊绒的特点，进而提高羊毛产品的商品附加值，同时满足市场对羊绒产品的需求。 二、实验目的和思路： 本实验的主要思路是，在对羊毛的强力损伤不大的前提下，先对羊毛纤维进行剥鳞试验，选出最佳的剥鳞方法，其后通过选择合适的柔软剂对羊毛纤维进行柔软整理和蓬松处理，赋予其羊毛优良的手感，使其具有仿羊绒的风格。 剥鳞的目的：减低毛纱毛糙的手感，使羊毛纤维细化，改善羊毛的亲水性能，同时有利于大分子柔软剂进入羊毛内部。 上柔软剂的目的：进一步改善羊毛毛纱的手感，赋予其出众的手感。 三、基本理论： 羊毛是动物纤维的一种，由十八种氨基酸组成，其中胱氨酸残基占12％。是具有典型的鳞片结构的纺织用纤维。它由许多细胞聚积而成，按其性质分为三个组织层次，既鳞片层、羊毛的主干――皮质层和处于纤维中心的髓质层。其中髓质层只存在于较粗的羊毛中，而细羊毛则无髓质层。研究表明，羊毛的鳞片细胞由三部分组成：鳞片表层Epi、鳞片外层Exo和鳞片内层End。其中鳞片表层占羊毛重量的0.1％左右，蛋白类型为角蛋白，具有疏水性，鳞片外层占羊毛全重的6.4％左右，蛋白类型也是角蛋白，胱氨酸含量较高。它又可细分成Exo-a和Exo-b两层，a层位于羊毛外侧，含硫量较高，b层位于内侧，含硫量稍低。鳞片内层由含硫量很低的非角质化蛋白质组成，胱氨酸含量较低，其占羊毛全重的3.6％左右。由于鳞片间的定向摩擦效应（DFE）,会使毛纱成衣后的可洗性变差，而鳞片层的剥除还会使羊毛纤维变细，织出的织物变薄，故剥除羊毛表面鳞片层是必要的。但剥鳞的程度必须严格控制，不可将鳞片层完全剥除，这样会使羊毛原纤外露，使纤维的毛羽化和原纤化程度加重，而且还会影响到纱线的强力。根据羊毛的结构特点，本实验的剥鳞失重率将控制在10％以内。单纯的二硫键断裂并不能达到良好的剥鳞效果，必须伴随着肽键的断裂。本实验所使用的剥鳞剂为DCCA，化学名为二氯异氰尿酸盐。 其为白色粉末或颗粒状物质，易溶于水，在25℃时的溶解度约为22.7％。在适当的温度下，PH＝3～7的条件下，水解释放出HClO 。值得注意的是，由于DC溶于水，同时是缓慢的水解释氯，故而有可能会在向羊毛内部扩散的过程中释氯，而羊毛纤维的皮质层中也含有大量的胱氨酸残基及酪氨酸残基，这种扩散过程中的释氯，必将导致皮质层的破坏，使羊毛的强力受到损伤，所以这是我们要尽力避免的。因此试验中当尽力控制合适的反应速率和反应深度，使反应速率大于扩散速率，减少内部皮质层的损伤，使反应集中于羊毛纤纬表面的鳞片层。 本实验最终所采用的柔软剂是通过对各支单一柔软剂进行复配，从而得到一到两支满意的复配产品。 三、实验步骤： 1.前处理（室温，洗涤剂x％，PH4~5，15min） 2.剥鳞工艺：根据最终影响实验的因素（PH值，DCCA用量，温度，时间），分别选取3个反应级数，根据正交表L_9_3_4进行了正交实验。 3.剥鳞失重率测定 4.强力损失测定 5.确定最佳剥鳞工艺 6.对各支柔软剂进行复配，并用不同失重率的剥鳞纱，未剥鳞纱做柔软整理，比较其手感，和黄变程度，强力情况（单纱强力）。 7.手感评级 8.膨化实验 四、实验结果与讨论： 1.一般而言预处理中，羊毛洗去的杂质含量就占原重的5％左右。 2.剥鳞工艺： 时间影响：时间与失重率之间存在着正相关关系，既时间越长，失重率越大。 PH值影响：有极值，在PH等于4时，剥鳞失重率最大。 温度的影响：温度与失重率之间却是负相关关系，既温度越低，失重率越大。 DCCA用量：达到一定量后，对剥鳞是失重率影响不显著。 根据最佳方案我们进一步进行了试验，结果是小样试验的失重率在7.4%,中样试验的失重率在7.6％。在本实验的控制范围（10％）内。通过显微镜（40×15）观察表面较为光洁，与未剥鳞纱差别明显。而且单纱强力测试表明，其强力是合格的，强力损失也在容许范围内。经过上述处理的羊毛在经过经过毛用柔软剂（上海长申化工提供）的柔软整理手感改变明显，有类似羊绒的手感。 结论：毛剥鳞是一个复杂的过程，剥鳞后羊毛的强力损失与剥鳞的失重率并不是呈现简单的正相关，而是还与反映中工艺条件的控制息息相关的。简而言之就是前面所述的DC的扩散速率与DC在羊毛表面的反应速率之间的关系。PH值的大小影响着温度反应速率，而温度的大小则同时影响着反应速率与DC的扩散速率。既PH越大，反应速率越快，则DC在羊毛表面的反应速率增加，扩散进入羊毛纤维内部，与羊毛皮质层反应的几率越小，故而强力损失就小。温度在反映中是个较复杂的因素，它同时影响反应速度与扩散速率。但水解反映当是放热反映，低温有助于HClO的生成，同时可以使扩散速率降低，有助于降低皮质层的反应几率，减少强力损失。反映时间对过程速率没有影响，但结果却等于速率乘以时间。故而时间的影响更为复杂。 3.柔软剂复配及柔软整理 对于大分子的有机硅柔软剂，较容易进入剥鳞羊毛，同时由于剥鳞羊毛的亲水性提升，其也较易于吸收柔软剂。对于未剥鳞的羊毛，表面平滑柔软剂的作用较为明显。复配时注意乳液的稳定性，和其使用方法和场合。实验过程中复配得到的乳液1/3是稳定的，经的住4000转/min，15min的离心测试。 五、实验改进意见： 我们注意到，实验工艺的安排还有不禁合理之处。我们认为脱氯当安排在碱洗之后，其原因有二，其一脱氯在后，因焦亚硫酸钠溶于水后呈酸性（且不易与纯碱发生反应），可以降低碱洗后的水洗负担，节约用水。其二碱洗在前可以降低脱氯的负担，降低生产成本。
|
